高寒地區(qū)耐張串采用復合絕緣子的應(yīng)用研究

凌 利,王 鵬,吳光臣

(1．內(nèi)蒙古東部電力有限公司,呼和浩特 010020;2．東北電力設(shè)計院,長春 130021)

20世紀80年代以來,污閃事故始終是導致我國電網(wǎng)大面積停電的首要原因。500 kV輸電線路工程中采用瓷或玻璃絕緣子存在建設(shè)成本高、運行維護要求高及污閃事故率高的“三高”現(xiàn)象,因此在 500 kV輸電工程中采用復合絕緣子是必要的。目前,北美地區(qū)使用復合絕緣子數(shù)量占絕緣子使用總數(shù)的 30%～ 35%,其中直線串占 60%,耐張串占 18%,其余為線路柱式。國內(nèi)雖然一直未系統(tǒng)研究和推廣在耐張串中使用復合絕緣子,但運行部門仍根據(jù)需要在耐張串中使用了少量復合絕緣子。自1998年以來,山東、河南、廣東等地電網(wǎng)開始在 110、220 kV耐張串上大量使用交流復合絕緣子,500 kV耐張串上少量試用,運行情況普遍良好[1]。東北及蒙東地區(qū)的500 kV輸電線路工程在懸垂串上已全部采用復合絕緣子,但在耐張串中仍主要采用盤型絕緣子。

耐張串使用復合絕緣子時,絕緣子除承受拉伸負荷外,由于導線的舞動、振動等還將承受壓縮、彎曲等負荷。我國在220 kV以上線路耐張串上使用復合絕緣子并不多,主要原因是：復合絕緣子的長期蠕變特性導致其機械強度下降;復合絕緣子的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)性能不足;復合絕緣子在耐張串上的運行經(jīng)驗不足。

1 復合絕緣子用于耐張串的可行性分析

1．1 復合絕緣子的荷載分析

由文獻〔2〕可知,通過對復合絕緣子拉伸荷載作用下、彎曲荷載作用下及扭轉(zhuǎn)荷載作用下的靜態(tài)可靠性分析及動態(tài)荷載分析,復合絕緣子完全可以用于輸電線路耐張串。

1．2 復合絕緣子在高寒地區(qū)500 kV輸電線路的運行情況

a．500 kV伊 (敏 )—馮 (屯 )—大 (慶 )輸電線路早于1997年在大興安嶺 180 km雙回路段全部直線塔上采用了復合絕緣子,迄今運行情況良好。該線最低氣溫為-45℃。

b．±500 kV呼倫貝爾—遼寧輸電線路呼倫貝爾段近 100 km,最低氣溫達-45℃,直線塔全部采用復合絕緣子。該線路已于2010年投產(chǎn),迄今運行情況良好。

c．500 kV呼倫貝爾煤炭基地電源送出工程,最低氣溫可達-45℃,直線串全部采用復合絕緣子。該線路已于 2010年投產(chǎn),迄今運行情況良好。

d．500 kV中俄聯(lián)網(wǎng)輸電線路工程在黑河地區(qū)境內(nèi) 350 km,最低氣溫可達-45℃,直線串全部采用復合絕緣子。該線路已于2009年投產(chǎn),迄今運行情況良好。

式中：Δp為阻力損失（Pa）；ξ為阻力損失系數(shù)（1.0）；ρ為氣體密度（kg/m3）；v為氣流平均速度（m/s）.

由上述 4條 500 kV輸電線路運行情況可以看出,復合絕緣子在-45℃的低溫條件下的各項性能指標是比較穩(wěn)定的。

1．3 生產(chǎn)廠家為滿足產(chǎn)品低溫性能所做的工作

為提高高強度復合絕緣子長期機械性能的可靠性,我國輸電線路工程要求復合絕緣子蠕變斜率k不大于 4%(IEC 61109《標稱電壓高于1000 V的交流用架空線路復合絕緣子——定義、試驗方法及驗收準則》規(guī)定為8%)。按照此蠕變斜率,復合絕緣子運行 50年后的機械強度占其額定機械強度的百分比Z計算如下：

為了適應(yīng)我國高寒地區(qū)使用復合絕緣子的需要,我國主要幾個生產(chǎn)廠家均對上述國家標準要求的兩項試驗提高了試驗標準(見表1)。

表1 復合絕緣子低溫特性試驗溫度范圍 ℃

采用耐張串復合絕緣子后,運檢維護工作量減少,桿塔的荷載也相應(yīng)減輕,塔重也會略有下降。由此可見,采用耐張串復合絕緣子后,對降低工程初投資及全壽命周期的經(jīng)濟性均有一定幫助。

2 耐張塔復合絕緣子串的選型

2．1 耐張串應(yīng)用復合絕緣子安全系數(shù)的取值

根據(jù) GB 50545— 2010《110 kV～ 750 kV 架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,絕緣子機械強度的最小安全系數(shù)應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2 絕緣子機械強度安全系數(shù)

本文以同塔雙回路,采用 4× JL/G1A-400/35導線為例,對耐張串采用雙聯(lián)400 kN復合絕緣子和采用雙聯(lián)300 kN盤型瓷絕緣子的經(jīng)濟性加以對比。每基耐張塔采用盤型瓷絕緣子共計費用為17．28×104元,采用復合絕緣子共計費用為5．04×104元。每基耐張塔耐張串采用復合絕緣子較盤型絕緣子可節(jié)省投資 12．24×104元。

第三，教材內(nèi)容差異性。而因“材”施教中的“材”，則指的是教材，即教學內(nèi)容的差異性。不同的教學內(nèi)容需要有不同的教學方法以及不同的練習手段。例如，在田徑項目中，該項目中基本都屬于個人競爭類項目，而教學重點不僅要重點講解教材上的動作，而且要更加注重個人綜合素質(zhì)的提升。對于籃球、排球、足球等等團體協(xié)作的項目來講，在教學主要技術(shù)動作之前，則教學重點是如何提升學生的球性；在完成技術(shù)動作教學之后，除了對技術(shù)進行練習之外，則要更加注重學生之間的協(xié)作能力。不同的體育項目對于學生的具體要求有著一定的區(qū)別。因此，在實際教學中，教師一定要充分把握這種差異性，做到因材施教，從而達到高效課堂教學的目標。

表3 不同工況下對應(yīng)的導線荷載值 kN

表4 各種串型在不同工況下對應(yīng)的安全系數(shù)

2．2 耐張串采用復合絕緣子與瓷絕緣子的經(jīng)濟性比較

采用復合絕緣子耐張串,較采用盤式絕緣子可顯著降低工程造價,具有顯著的經(jīng)濟效益。根據(jù)目前500 kV工程使用絕緣子的市場價格,400 kN復合絕緣子單支價格約為 2100元,300 kN懸式盤型絕緣子單片價格約為 200元。

本文按照東北地區(qū)典型 500 kV工程情況進行設(shè)計條件的選取,最大覆冰厚度 10 mm,平均氣溫-5℃,最大設(shè)計風速 29 m/s(10 m基準高)情況下 ,采用 4× JL/G1A-400/35導線 ,對 2聯(lián) 400 kN和2聯(lián) 300 kN復合絕緣子在各種工況下作用于復合絕緣子的導線荷載計算結(jié)果見表3,經(jīng)計算復合耐張串在不同的運行工況下安全系數(shù)見表4。

由表1可以看出,表中兩項試驗標準的提高要求 (與 GB/T 19519— 2004相比),即可滿足復合絕緣子低溫(如-50℃)性能的要求。

2．3 耐張串復合絕緣子蠕變伸長率的影響

按照以上結(jié)果,對于機械強度等級為400 kN的復合絕緣子,運行 50年以后的機械強度為281 kN。對于前文提出的 2聯(lián) 400 kN復合絕緣子耐張串,運行50年后的最大荷載斷聯(lián)安全系數(shù)仍為3．41,相對于復合絕緣子的額定荷載而言仍有比較大的余度,由此可見工程安全系數(shù)取4．0時可有效保證其50年運行的安全可靠性。

表5 蠕變伸長率對弧垂的影響

下面以 500 kV工程條件導線為 4× JL/G1A-400/35,檔距為500 m的兩側(cè)無高差的孤立檔,耐張復合絕緣子結(jié)構(gòu)高度分別取 4450、5255 mm為例,在不同的蠕變伸長率情況下,對最大弧垂情況下弧垂變化情況進行計算分析[3]。

2.17 我刊已全文入網(wǎng)“清華同方、萬方、維普”等數(shù)據(jù)庫，凡向本刊投稿并錄用的稿件文章，將一律由編輯部統(tǒng)一納入數(shù)據(jù)庫，凡有異議者，請在來稿中注明。本刊所付稿酬已包含刊物內(nèi)容上網(wǎng)服務(wù)報酬，不再另付。

式中：k取 4%,t1取 60 min,t2取 24 h,t3取 365天 ,t4取 50年。

由計算結(jié)果可知,在蠕變伸長率為0．1%、1．0%和 2．0%時,4450 mm結(jié)構(gòu)高度絕緣子弧垂分別增大 0．05、 0．51、1．00m,5255 mm結(jié)構(gòu)高度絕緣子弧垂分別增大 0．07、 0．60、 1．17 m,故耐張復合絕緣子蠕變對檔中弧垂變化還是有影響的。伸長率較小的情況下,可以通過適當調(diào)整耐張串中調(diào)整板距離及增加設(shè)計裕度來解決。

2．4 復合絕緣子機械強度下降問題

GB/T 19519— 2004《標稱電壓高于 1000 V的交流用線路復合絕緣子——定義、試驗方法及驗收準則》中列出了復合絕緣子應(yīng)進行的試驗項目,其中,涉及低溫特性的主要有兩項,即：“突然卸載試驗”及“熱機試驗”。

學校發(fā)展亦或教改中都存在很多實際問題，面臨種種實際困難。這些問題本身既是問題又是契機，我們必須以問題為導向，抓住學校發(fā)展的困難以及各學科獨特的困難，這樣才能精準發(fā)力。

“116號文”規(guī)定自采砂石料單價除計算基本直接費（人工費、材料費和機械費）外，還應(yīng)計算相關(guān)費用、利潤及稅金；而一些省市“編規(guī)”僅計算基本直接費，不計算相關(guān)費用、利潤及稅金。

耐張串復合絕緣子在長期受力后,將會蠕變伸長,對檔中弧垂將會有一定的影響,導線的蠕變伸長對弧垂的影響均在桿塔定位時給予考慮,所以,表5計算僅考慮復合絕緣子蠕變伸長對弧垂的影響。

3 結(jié)論及建議

a．復合絕緣子應(yīng)用于耐張串時相比玻璃和瓷絕緣子,有穩(wěn)定可靠、安裝靈活、防污閃效果好、節(jié)約人工和經(jīng)濟效益突出等優(yōu)點。

b．各種極端試驗研究表明,對于耐張串實際運行中可能出現(xiàn)的拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、振動等各種載荷,復合絕緣子均能承受,且機械性能受影響較小。復合絕緣子用于耐張串時,機械特性與同條件下的瓷、玻璃絕緣子相當。

通過構(gòu)建評標模型采用兩階段評標方法那個更好的適應(yīng)裝配式建筑的發(fā)展需要，使裝配式建筑工程的招評標工作更加有序規(guī)范，為招標工作提供了具有較強操作性的施行方案，提高了招標工作的主動性，是一種具有實際應(yīng)用價值和參考價值的有效招標評標方法。裝配式建筑工程是建筑行業(yè)的新型施工方式，其技術(shù)含量比較高，同時在應(yīng)用與推廣方面還需要進一步的探索和完善，通過不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗來更好的解決其在現(xiàn)實發(fā)展中遇到的各種問題，從而全面推動我國建筑行業(yè)的健康有序化發(fā)展[4]。

在商務(wù)英語研究的實際中，交叉發(fā)展是開展商務(wù)英語學科建設(shè)的必然途徑。通過學科建設(shè)的實際反映，把學科發(fā)展和提高學科教學水平的積極的因素和有力措施運用起來作為主線，其實踐過程統(tǒng)稱為學科建設(shè)。學科的發(fā)展永無止境，但是在每個階段，學科研究的能力是受到一定的限制的，這也造成了學科建設(shè)存在一定的矛盾，而認識和把握科學的學科發(fā)展特定規(guī)律及順應(yīng)時代形勢發(fā)展需要，做到順勢而為是解決該矛盾的出發(fā)點和立足點。所以必須要全面、科學、客觀地認識到開展學科建設(shè)的意義。

c．目前我國復合絕緣子的產(chǎn)品已經(jīng)具備在東北地區(qū)低溫條件下安全運行的條件。

對工程進行施工以前，需要對資金擔保制度加以落實，在針對工程展開招標活動時，政府部門應(yīng)該要求投標單位對工程質(zhì)量保證金加以交付，以此來保證工程的質(zhì)量和安全，在施工單位對工程質(zhì)量標準加以承諾以后，相關(guān)安全管理部門需要對整個規(guī)劃建設(shè)活動的過程進行跟蹤檢查，確保工程質(zhì)量能夠達到施工單位承諾的標準，對于能夠達到工程質(zhì)量標準的單位，監(jiān)管部門應(yīng)將質(zhì)量保證金無條件退還，而對于質(zhì)量檢驗未能達到要求的，則要按照規(guī)定對質(zhì)量保證金加以扣留，甚至追究其責任。

d．推薦東北高寒地區(qū)工程耐張復合絕緣子最大荷載情況下安全系數(shù)取4．0,其他工況安全系數(shù)按照GB 50545— 2010《110 kV～ 750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行。

e．耐張復合絕緣子蠕變伸長率對檔中弧垂變化還是有一定的影響的,因此耐張復合絕緣子的蠕變特性有待進一步深入研究。

f．建議在高寒地區(qū)運行條件較好的非舞動區(qū)內(nèi)的220 kV及 500 kV輸電線路的耐張串試驗性采用復合絕緣子,待積累一定設(shè)計及運行經(jīng)驗后,可大面積推廣采用。

[1]樊靈孟,肖 勇 ,周華敏．廣東電網(wǎng)污穢地區(qū)耐張串試用復合絕緣子運行情況分析 [J]．電網(wǎng)技術(shù),2006,30(12)：37-41．

[2]胡 振 ,趙天任,魏強華．500 kV耐張串使用復合絕緣子的力學試驗研究 [J]．電氣制造,2011,(16)：76-78．

[3]張殿生．電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊[M]．北京：中國電力出版社,1999．